唐鋼新中型產(chǎn)線于2021年3月開始試車生產(chǎn)。新產(chǎn)線承接大部分舊產(chǎn)線的產(chǎn)品，產(chǎn)品大綱為：礦用U型鋼、礦用工字鋼、輕軌、角鋼等。成材率水平的高低直接影響著整條產(chǎn)線的噸鋼成本，提高新產(chǎn)線成材率在降低總生產(chǎn)成本、搶占市場(chǎng)、樹立品牌形象的目標(biāo)下尤為重要。通過(guò)優(yōu)化工藝、加強(qiáng)管理、提高產(chǎn)線成材率，不僅能提高經(jīng)濟(jì)效益，而且能最大限度地滿足型材用戶的需求，進(jìn)一步提升整條產(chǎn)線產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

影響新產(chǎn)線成材率的因素主要包括連鑄坯質(zhì)量、連鑄坯加熱過(guò)程、軋制和冷卻過(guò)程中的控制調(diào)整、合同的組織等4個(gè)方面。相關(guān)崗位人員對(duì)各因素進(jìn)行深入分析，制定出合理的改進(jìn)措施并在實(shí)際生產(chǎn)中逐步完善，產(chǎn)線的成材率最終達(dá)到較高水平。

1.   新產(chǎn)線工藝特點(diǎn)

新產(chǎn)線的工藝流程為：鋼坯經(jīng)加熱后→高壓水除鱗→BD1可逆軋機(jī)進(jìn)行粗軋→BD2可逆軋機(jī)進(jìn)行軋制→高壓水除鱗→7架精軋機(jī)連續(xù)軋制→長(zhǎng)尺冷卻→長(zhǎng)尺矯直→冷鋸定尺→打包入庫(kù)。與舊中型產(chǎn)線相比，新產(chǎn)線的優(yōu)勢(shì)為：(1)采用步進(jìn)式加熱爐，鋼坯加熱溫度均勻，消除了水管黑印，提高產(chǎn)品質(zhì)量和精度；連鑄坯由原來(lái)的最長(zhǎng)3.2 m變?yōu)?0 m，降低了生產(chǎn)過(guò)程中鋼材切頭尾損失。(2)采用BD1+BD2+7架萬(wàn)能精軋的軋機(jī)配置，可實(shí)現(xiàn)多種生產(chǎn)模式靈活切換，同時(shí)保留軋線脫頭軋制的可能性，為部分特殊產(chǎn)品生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件；BD1、BD2為二輥可逆式開坯機(jī)，軋機(jī)剛度大，換輥方便，可靠性高，自動(dòng)化程度高；配置萬(wàn)能精軋機(jī)組，采用萬(wàn)能法軋制輕軌，軌頭、軌底得到充分加工和均勻延伸，成品斷面尺寸精度提高，軌底平直，內(nèi)應(yīng)力小，冷后彎曲度小，所有規(guī)格產(chǎn)品在軋制過(guò)程中均無(wú)需扭轉(zhuǎn)。(3)采用長(zhǎng)尺冷卻、長(zhǎng)尺矯直，減少了矯直盲區(qū)，確保鋼材表面質(zhì)量及內(nèi)部質(zhì)量，提高平直度及成材率；采用步進(jìn)梁式冷床，入口設(shè)有預(yù)彎裝置，產(chǎn)品冷卻均勻，彎曲度小，減少鋼材表面劃傷，為生產(chǎn)輕軌等產(chǎn)品創(chuàng)造條件。(4)采用自動(dòng)碼垛和自動(dòng)打捆工藝，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率和成品包裝質(zhì)量。

2.   影響成材率的因素

2.1   連鑄坯質(zhì)量的影響

軋鋼過(guò)程對(duì)鑄坯表面質(zhì)量的要求[1] ：鑄坯表面不得有目視可見的重接、翻皮、結(jié)疤、夾雜，不得有異物壓入；鑄坯截面不得有縮孔和影響使用的皮下氣泡、裂紋；合金鋼與非合金鋼不得有深度大于3 mm的劃痕、壓痕、擦傷、凹坑等。

軋鋼過(guò)程對(duì)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的要求：不同鋼種對(duì)于鑄坯內(nèi)部缺陷要求不同。一般鋼種要求低倍檢驗(yàn)中，不得有肉眼可見的縮孔、氣泡、裂紋、白點(diǎn)等；對(duì)于優(yōu)質(zhì)鋼種，可做高倍檢驗(yàn)，檢查脫碳層、晶粒度及非金屬夾雜物情況，以達(dá)到滿足后續(xù)工序的需要。

鑄坯表面尺寸的影響：連鑄坯邊長(zhǎng)、對(duì)角線的誤差對(duì)軋制過(guò)程及成材影響較小，但其長(zhǎng)度對(duì)最終倍尺長(zhǎng)度影響較大，為保證成材率，連鑄坯的坯長(zhǎng)必須精確，且波動(dòng)范圍小，利于軋制質(zhì)量調(diào)整。

2.2   連鑄坯加熱過(guò)程的影響

連鑄坯在爐內(nèi)時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高，產(chǎn)生的氧化鐵皮越多，且容易產(chǎn)生各種加熱缺陷，降低成材率。溫度過(guò)低，軋制力增大，會(huì)使軋槽磨損過(guò)快，降低鋼材表面質(zhì)量；鋼坯要經(jīng)過(guò)多架軋機(jī)軋制，若某道次軋制過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題，造成短暫的耽擱，軋件溫度降低過(guò)大，將不能進(jìn)行下一道次的軋制，產(chǎn)生“甩坯”現(xiàn)象。

2.3   軋制過(guò)程的控制

孔型的影響：軋件經(jīng)過(guò)各道次的孔型軋制，逐步變形為最終所要求的型鋼斷面，合理的孔型能夠使軋件順利的經(jīng)過(guò)各道次，不產(chǎn)生表面缺陷。

壓下量和堆拉關(guān)系：BD1、BD2軋機(jī)為可逆軋機(jī)，不涉及堆拉關(guān)系。相鄰兩架精軋機(jī)的堆拉關(guān)系需要和各道次壓下量進(jìn)行配合。軋制過(guò)程中，若軋件在兩架軋機(jī)中進(jìn)行張力軋制，將使軋件斷面尺寸變小。

2.4   導(dǎo)衛(wèi)的影響

合理的導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)與正確的安裝，將使軋件順利的咬入和托槽。導(dǎo)衛(wèi)分為滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)和滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)，分體式的滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)更容易控制軋件的走向，但軋件容易產(chǎn)生刮痕。連軋機(jī)組適合使用整體的滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)和滑動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)。

2.5   鋼材冷卻過(guò)程的控制

角鋼、工字鋼、U形鋼為對(duì)稱斷面，軋制結(jié)束后，鋼材上冷床冷卻較為均勻，冷卻過(guò)程不會(huì)再產(chǎn)生額外的彎曲。輕軌為異型斷面，軌底和頭部的形狀差異造成冷卻過(guò)程的散熱不均，產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，假如冷卻過(guò)程不進(jìn)行控制干預(yù)，冷卻后的鋼材將存在較大的彎曲度，嚴(yán)重影響鋼材下冷床和矯直工序的咬入。

2.6   工序間信息傳遞的影響

鋼坯出加熱爐，進(jìn)入軋制程序后，鋼坯必然產(chǎn)生變形，若不能一次完成軋制，受加熱爐結(jié)構(gòu)影響，此支鋼坯不能再次回爐，產(chǎn)生“甩坯”現(xiàn)象；倍尺鋼材的最終長(zhǎng)度受軋制負(fù)差的影響，根據(jù)鋼材的倍尺長(zhǎng)度實(shí)時(shí)調(diào)整負(fù)差，可以降低鋼材的切頭損失。

2.7   合同組織的影響

角鋼產(chǎn)品為理重交貨，其余產(chǎn)品為實(shí)重交貨，合同組織時(shí)應(yīng)該考慮理重和實(shí)重對(duì)鋼坯長(zhǎng)度選取的影響；角鋼產(chǎn)品的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)標(biāo)、國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)，斷面尺寸要求依次越來(lái)越嚴(yán)格。

3.   制定措施

3.1   穩(wěn)定連鑄坯質(zhì)量

早期工藝控制下的鑄坯質(zhì)量為：鑄坯表面檢測(cè)可知，鼓肚、脫方、彎曲、凹陷、深振痕、裂紋、夾渣等缺陷基本消除，但是存在表面氣泡缺陷。低倍檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鑄坯內(nèi)部缺陷比較嚴(yán)重，存在不同程度的中間裂紋、角部裂紋、中心疏松、縮孔缺陷。

工藝改進(jìn)措施：（1）調(diào)整設(shè)備狀態(tài)，確保設(shè)備精度。結(jié)晶器、活動(dòng)段安裝完畢后，需要組織對(duì)結(jié)晶器、活動(dòng)段進(jìn)行對(duì)弧，精度要求活動(dòng)段1~4輥偏差±0.1 mm，5輥偏差(2±0.2) mm。中包開澆后，待結(jié)晶器液面自動(dòng)控制投入，使用保護(hù)渣自動(dòng)加渣設(shè)備。使用線外保護(hù)渣烘烤器對(duì)保護(hù)渣進(jìn)行加熱，保護(hù)渣烘烤至90 ℃以上的加熱時(shí)間1.5~2 h，將加熱后的保護(hù)渣加入到保護(hù)渣料斗中，溫度設(shè)定50 ℃，1~6流加渣速率設(shè)定220 g/min，根據(jù)結(jié)晶器液面活躍狀況可適當(dāng)調(diào)整保護(hù)渣加入速率。（2）優(yōu)化配水制度。根據(jù)不同的澆注斷面，靈活調(diào)整二冷比水量，將165 mm×280 mm斷面比水量由0.90 L/kg降低到0.75 L/kg，將165 mm×225 mm斷面比水量由1.0 L/kg降低到0.85 L/kg。（3）中包溫度及拉速控制。鋼種液相線溫度為1510 ℃，中包溫度控制目標(biāo)1525~1540 ℃，根據(jù)不同過(guò)熱度設(shè)定不同的最高拉速。（4）使用電磁攪拌技術(shù)及更換結(jié)晶器保護(hù)渣型號(hào)。應(yīng)用電磁攪拌技術(shù)，將高黏度保護(hù)渣更換為低黏度保護(hù)渣，保護(hù)渣進(jìn)行烘烤。

通過(guò)對(duì)鑄機(jī)工藝參數(shù)及設(shè)備的改進(jìn)，鑄坯內(nèi)外部質(zhì)量明顯改善，對(duì)后續(xù)軋鋼產(chǎn)品質(zhì)量的提升提供了強(qiáng)有力的保證。

對(duì)連鑄坯長(zhǎng)度的管理：連鑄作業(yè)區(qū)強(qiáng)化關(guān)鍵崗位職工質(zhì)量意識(shí)，提高職工操作技能水平；各崗位職工嚴(yán)格執(zhí)行崗位規(guī)程，對(duì)于小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定長(zhǎng)度和彎曲度超公差的連鑄坯進(jìn)行報(bào)廢處理；將班組定尺長(zhǎng)度符合率作為績(jī)效指標(biāo)，并和相對(duì)應(yīng)的崗位獎(jiǎng)金進(jìn)行掛鉤；由專人負(fù)責(zé)，主動(dòng)和中型加熱爐燒火工、軋機(jī)調(diào)整工進(jìn)行信息交流，第一時(shí)間得到鋼坯加熱、軋制質(zhì)量的反饋信息。冷坯入爐前每批測(cè)量截面尺寸和長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)不合格鑄坯，進(jìn)行報(bào)廢剔除，并將信息反饋給技術(shù)人員和連鑄作業(yè)區(qū)。通過(guò)管控，連鑄坯長(zhǎng)度0~60 mm公差比率達(dá)到97.72%以上，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2   嚴(yán)格控制鋼坯加熱過(guò)程

分三段進(jìn)行加熱控制，根據(jù)鋼種特性制定相應(yīng)的加熱制度。相對(duì)于其他鋼種，將輕軌鋼55Q的均熱段溫上限降低25 ℃，既滿足了軋制要求，又可以有效避免脫碳事故的產(chǎn)生。根據(jù)軋機(jī)機(jī)時(shí)產(chǎn)量，提前微調(diào)三個(gè)加熱段的控制溫度，既降低了燒損，又可以防止出鋼溫度過(guò)低而使軋機(jī)負(fù)荷過(guò)大產(chǎn)生軋槽消耗過(guò)快甚至導(dǎo)致生產(chǎn)事故。

3.3   對(duì)孔型及軋制規(guī)程的優(yōu)化

以舊中型產(chǎn)線孔型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)各品種規(guī)格的孔型。結(jié)合孔型軋制時(shí)的使用效果，利用ABAQUS有限元模擬軟件，優(yōu)化孔型。根據(jù)負(fù)荷和孔型充滿度進(jìn)行優(yōu)化[2]，優(yōu)化后各道次的負(fù)荷趨于一致，孔型充滿度良好。角鋼品種，成品前軋輥設(shè)計(jì)A-B孔型，使同一規(guī)格不同厚度的角鋼全部能滿足斷面尺寸和表面質(zhì)量的要求。

BD1、BD2各道次壓下量制定后，根據(jù)成品的斷面尺寸來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化兩架BD軋機(jī)的壓下量，同時(shí)使鋼料經(jīng)過(guò)各道次的軋機(jī)負(fù)荷盡量相等。精軋機(jī)初始堆拉關(guān)系的制定：鋼料經(jīng)過(guò)精軋機(jī)時(shí)，采取微堆軋制，即軋件在兩相鄰機(jī)架上同時(shí)軋制，前機(jī)架的秒流量略大于后機(jī)架的，使兩機(jī)架間產(chǎn)生一個(gè)自由套。堆拉系數(shù)執(zhí)行范圍為0.98～0.99。對(duì)微堆軋制的現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，精軋機(jī)軋件在進(jìn)入下一道次咬入時(shí)，軋件上下晃動(dòng)，會(huì)影響頭尾斷面尺寸的控制。最終堆拉關(guān)系的確定：使用零張力或是微張力。

3.4   導(dǎo)衛(wèi)使用的改進(jìn)

對(duì)于角鋼品種，最后一道次入口使用滾動(dòng)式導(dǎo)衛(wèi)，如圖1所示；其余位置使用普通的整體導(dǎo)衛(wèi)，如圖2所示。選擇理由：角鋼有國(guó)標(biāo)、國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)標(biāo)對(duì)角鋼的斷面尺寸要求最為寬泛，國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)比國(guó)標(biāo)嚴(yán)格，南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)比國(guó)網(wǎng)嚴(yán)格，南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為純正差要求，軋制南網(wǎng)、國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)角鋼對(duì)各工序的控制相對(duì)于國(guó)標(biāo)產(chǎn)品提高了要求，使用滾動(dòng)式導(dǎo)衛(wèi)可降低軋件咬入過(guò)程中的晃動(dòng)，有利于控制角鋼邊長(zhǎng)，確保成品尺寸公差。

角鋼軋制，軋件在通過(guò)末道次滾動(dòng)式導(dǎo)衛(wèi)時(shí)，上下晃動(dòng)得到了很好的控制，左右會(huì)產(chǎn)生輕微的晃動(dòng)，此過(guò)程會(huì)使成品斷面尺寸左右波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生廢品。改進(jìn)方案如圖3所示：優(yōu)化滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)，增加可調(diào)整的側(cè)導(dǎo)板，控制軋件行進(jìn)中的左右行程，減少軋件左右晃動(dòng)，保證斷面尺寸合格。

3.5   輕軌品種入冷床前進(jìn)行預(yù)彎

輕軌品種截面面積底部小于頭部，截面周長(zhǎng)底部大于頭部，軋件出精軋機(jī)溫度900 ℃左右，平躺進(jìn)入冷床入口，如圖4所示。冷卻過(guò)程中，底部溫度降低較快，產(chǎn)生的收縮大于頭部，鋼材將產(chǎn)生較大的彎曲。

生產(chǎn)輕軌時(shí)，在冷床入口處執(zhí)行自動(dòng)預(yù)彎程序，使非對(duì)稱斷面輕軌進(jìn)行自動(dòng)預(yù)彎，將輕軌冷卻后的彎曲度從25‰~35‰降低至4‰，保證鋼材順利進(jìn)入矯直工序進(jìn)行矯直。如圖5所示，輕軌進(jìn)入冷床入口處執(zhí)行自動(dòng)預(yù)彎程序；其余產(chǎn)品如圖6所示不進(jìn)行預(yù)彎。

3.6   各工序及時(shí)進(jìn)行信息溝通

正常生產(chǎn)時(shí)，各主控室操作人員對(duì)本工序生產(chǎn)信息進(jìn)行收集并實(shí)時(shí)反饋給其他操作室，操作室人員使用對(duì)講機(jī)將重要信息及時(shí)反饋給本工序的操作崗位工作人員。主要的生產(chǎn)信息包括：矯直后倍尺材的長(zhǎng)度是否符合計(jì)劃定尺，軋機(jī)調(diào)整人員根據(jù)此信息對(duì)鋼材的負(fù)差率進(jìn)行調(diào)整；檢驗(yàn)平臺(tái)上鋼材的質(zhì)量情況，軋機(jī)質(zhì)量控制人員根據(jù)此信息對(duì)各道次的壓下量和導(dǎo)衛(wèi)進(jìn)行調(diào)整；各工序設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，如設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，加熱爐將立即停止出鋼。

3.7   合理安排生產(chǎn)合同

組織角鋼生產(chǎn)時(shí)，若存在南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，同時(shí)安排此規(guī)格的國(guó)網(wǎng)、國(guó)標(biāo)進(jìn)行協(xié)同生產(chǎn)，可以使部分不符合南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的角鋼轉(zhuǎn)向國(guó)網(wǎng)、國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，降低廢品的產(chǎn)生[3]。一支倍尺鋼材協(xié)同生產(chǎn)兩種或兩種以上的合同定尺，冷鋸處可以靈活安排剪尺，降低成材損失。

4.   實(shí)施效果

通過(guò)對(duì)各影響因素的控制，新中型產(chǎn)線成材率指標(biāo)穩(wěn)步提升，具體數(shù)據(jù)如表2所示，單月綜合成材率由92.67%上升至95.86%。單個(gè)品種的成材率均有所提高，最高為工字鋼，單月綜合成材率由92.82%上升至96.45%。

5.   結(jié)束語(yǔ)

（1） 通過(guò)對(duì)連鑄、加熱爐、軋制等各工序的控制改進(jìn)，使新中型單月綜合成材率由92.67%上升至95.86%。工字鋼品種成材率最高，為96.45%。

（2） 針對(duì)各品種生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)制定相應(yīng)的措施，使其穩(wěn)定生產(chǎn)，成材率提高。

（3） 通過(guò)提升管理水平，消除了鋼坯長(zhǎng)度的波動(dòng)對(duì)定尺材長(zhǎng)度的影響；通過(guò)合理安排生產(chǎn)合同，降低了南網(wǎng)角鋼的生產(chǎn)難度，確保角鋼成材率的提高。

文章來(lái)源——金屬世界